上海市预拌混凝土行业生产及耗能现状.pdf

文章 编 号 ：1 0 0 7 — 0 4 6 X ( 2 0 1 4 ) 0 2 — 0 0 3 3 — 0 3 生 态建材 上海市预拌混凝土行业生产及耗能现状 C u r r e n t S i t u a ti o n O ff S h a n g h a i P r e - Mi x e d C o n c r e t e I n d u s t r y ’ S P r o d u c ti o n a n d E n e r g y C o n s u m p t i o n 於林锋 ，方倩倩 ，王琼 ，韩建军 ( 上海市建筑科学研究院( 集团) 有限公司，上海2 0 0 0 3 2 ) 摘 要：从 生产情况、生产工艺、耗能类型和耗 能水平等方面阐述上海市预拌混凝土行业现状 ，并进行 了调查分析。 最后以期发掘该行业节能降耗的潜力所在 ，从合理选择生产设备、优级化 生产组织流程、加强水资源回收 再利用，加强能源消耗等方面提 出了节能降耗措施。 关键词：预拌混凝土；生产 ；能耗 ；节能降耗 中图分类号 ：T U5 2 8 ． 5 2 文献标志码 ：A 0 前 言 上海市预拌混凝土行业兴起于2 O 世纪7 O 年代，并逐 步得到发展、完善和壮大，目前已形成了年产量达 5 0 0 0 6 0 0 0 万i n ， 市场规模l l 】。但由于规模不一、技术和管理水平 参差不齐，上海市预拌混凝土生产企业间的耗能水平差 别较大。为了响应国家 “ 节能减排、循环发展”的号召， 笔者会同相关人员对上海市预拌混凝土行业生产及耗能现 状进行了系统调查分析，以期挖掘该行业的节能降耗潜力。 1 上海市预拌混凝土生产情况 1 ． 1 上海预拌混凝土行业发展历程 上海从 1 9 7 9年开始生产预拌混凝土，到现在已有 3 0 多年的历史，政策的推动、市场的扩容、 行业技术的发展、 装备工艺的改进等一系列因素推动着上海预拌混凝土的发 展，大体可分为四个阶段【 2 】 。 第一阶段是从 1 9 7 9年到 1 9 8 7 年 的萌芽期。这一时 期，原上海建工局应特种工程施工需求，从日本引进设备 开始生产预拌混凝土。但由于长期的施工习惯和价格因素 的制约，预拌混凝土的应用受到了市场的冷遇。到 1 9 8 7 年末，上海仅有 2家预拌混凝土企业，总计年生产能力 2 6 0万 m3 上海市科委基金项目：1 2 D Z 0 5 1 0 6 0 0 第二阶段是 1 9 8 8 年到 1 9 9 2年的徘徊期。这一时期， 预拌混凝土逐步被市场所接受，经济的快速发展推动基建 投入的加大，上海的城市建设逐步启动，市场需求量保持 在 1 5 0 万 m ， 。但由于长期形成的施工习惯及预拌混凝土与 现浇混凝土价格的差异，使这一时期的市场总量始终在 1 5 0 万 m ， 上下徘徊。 第三阶段是 1 9 9 2年到2 0 0 1 年的发展期。这一时期， 上海市拉开城市建设的序幕，预拌混凝土需求量急剧增加。 至2 0 0 1 年末，上海拥有搅拌站 1 2 5 个，设计年生产能力 超4 0 0 0 万 m ， ，全年实际产量达到 2 1 0 0 万 m ， 。 第四阶段是 2 0 0 2年到现在的平稳增长期。这一时期， 受东海大桥、轨道交通、虹桥枢纽和世博场馆等重大工程 的拉动，上海市预拌混凝土行业进入平稳增长期。至 2 0 1 0 年以后， 上海市每年的预拌混凝土的产量保持在5 0 0 0 万 左右。 1 ．2 上海预拌混凝土企业规模及年产量 目前，上海市预拌混凝土搅拌站数量达到 2 0 0多家， 具有数量众多且生产规模大小不一的特点。以2 0 1 1 年为 例，在当年的 2 1 1 家搅拌站中，混凝土供应量 >5 0万 m ， 以上有 2 4 家，完成 1 7 3 0 万 m ，市场占有率 3 2 ． 2 8 ％，5 0 — 3 0 万 m 之间有 4 1 家，完成 1 4 8 1 ． 2 0万 m ， ，市场占有 率2 7 ． 6 3 ％， 3 0 ～ 1 0 万m 之间有9 9 家，完成 1 8 6 2 ． 3 0 万m ， 市场占有率 3 4 ． 7 4 ％，1 0万 m 以下有4 7家，完成2 8 6 ． 5 2 2 ／ 2 0 1 4 粉煤灰 3 3 万 m ， ，市场占有率5 ． 3 5 ％t ，见图 1 所示。 1 0 3 0万 m 3 5 ％ 2 8 ％ 图 1 2 0 1 1 上海市不同规模预拌混凝土搅拌站市场占有率 2 上海市预拌混凝土生产工艺及能耗来源 2 ． 1 生产工艺 预拌混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建 筑工地供应且满足一定要求的混凝土。预拌混凝土的生产 以混凝土搅拌站为核心，包括原材料的输送、混合物搅拌、 卸料、运输和泵送等工艺过程 ( 本次调查主要针对搅拌站 厂区的生产过程展开，成品运输及泵送不在调查范围内)。 其生产工艺流程见图 2 。 图 2 搅拌站预拌混凝土生产工艺流程 2 ． 2 能耗来源 预拌混凝土搅拌站主要由物料贮存系统、物料称量 系统、物料输送系统、搅拌主机及控制系统等 5 大系统和 其他附属设施组成。预拌混凝土生产时，物料输送设备分 别将水泥、砂石、水和外加剂按计量配比运入搅拌机搅拌。 生产过程主要耗能设备包括：混凝土搅拌机、上料皮带机、 螺旋输送机、空压机、水泵等耗电设备，以及叉车、铲车 等耗油机械。另外，在预拌混凝土成型、搅拌机和运输车 清洗等过程还会消耗一定量的耗能工质水。 ( 1 )电能消耗情况。预拌混凝土生产过程的耗能以电 力为主，主要的耗电过程包括：水泥与粉煤灰等经空压机 打人储料罐，砂石集料经皮带机运至料仓，水经水泵运至 搅拌机，各种原材料经搅拌机搅拌均匀得到最终产品。预 3 4 CD 日 2 ／ 2 01 4 拌混凝土生产过程耗电水平的高低主要受生产的连续性、 耗电设备的能效等级、搅拌机的生产负荷程度、原材料的 输送距离和拌站的生产组织与管理水平等因素的影响。 ( 2 )燃油消耗情况。由于搅拌站中砂石集料为露天 或堆场存放，预拌混凝土生产时需通过叉车、铲车等机械 车辆将其运至皮带机处，因而产生燃油 ( 以柴油为主)消 耗。影响厂区内运输机械油耗水平的主要因素包括厂区内 运输距离、车辆的维护保养情况和车辆的使用年限等。 ( 3 ) 耗能工质水消耗情况。在预拌混凝土生产中，除 拌合用水外，大量的水用于冲洗搅拌和运输设备 (占 3 7 ％～ 4 0 ％) [4 1 。水的采集主要来自于江河或自来水，部分 企业对水资源没有进行合理利用，导致水资源的浪费，不 仅带来巨大的经济损失，更会对环境造成污染。 3 上海市预拌混凝土生产的耗能水平 3 ． 1 电耗水平 由于规模不一、技术和管理水平参差不齐，上海市预 拌混凝土搅拌站间的电耗水平差别较大。图 3为 2 0 1 0 ～ 2 0 1 2 年上海市预拌混凝土搅拌站单位产品电耗离散分布图。 弼 3 ． 1 0 1 ． 3 0 1 ． 1 0 0 一： 引 《 。 ：； 8 1 o ： ； ：{ 8 Jll_ 童 一 l一 j 0 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 O 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 。 嚣 。 。 r- r 。 。 ； 。j ， b 。 0 I ⋯ ． ． j 2 0 1 1 年搅拌站年产量／ 万r n 3 2 0 1 2 年搅拌站年严量／ T J m 图3 2 0 1 0 ～ 2 0 1 2 年上海市预拌混凝土搅拌站单位产品电 耗离散分布图 上海市预拌混凝土搅拌站年生产量主要集中在 1 0 — 4 0 万m 。 ， 电耗水平分布在 1 ． 1 ~ 3 ． 5 k W． h ／ m 3 。>4 0 万 m ， 的搅拌站的 电耗水平分布在 1 ． 3 ～ 3 ． 0 k W． h ／ m ， 。 由图4 可知，历年预拌混凝土单方综合电耗随年产量 规模的变化趋势基本相同。其中， 小规模搅拌站 ( < 1 0 万m ) 耗电水平较高，达到2 ． 7 2 2 k W． h ／ m 3 ，随着生产规模增大，电 器 加如如m如加如如m 4 砰 ， ； 耗逐渐下降。当年产量为4 0 ～ 5 O 万 m ， ，电耗不降反升，达 到 2 ． 2 4 9 k W． h ／ m ， ，分析原因可能是随着产量增大，机器的承 载能力超出实际运载力，消耗电量增大。统计表明，2 0 1 0 ～ 2 0 1 2 年预拌混凝土平均综合电耗为 2 ． 2 7 7 k W． h ／ m 3 。 5 0 年产量规模／ 万m ] _ 2 O 1 O 年 -． 2 0 1 1 年 2 0 1 2 一平均电耗 图4 2 0 1 0 ． 2 0 1 2 年预拌混凝土搅拌站电耗分类统计情况 3 ． 2 油耗水平 由图5 可知，油耗与生产规模存在一定关系。随生产 规模的增大，油耗缓慢减小。小型搅拌站的油耗较高，达 到 0 ． 1 9 9 L ／ m ，较大型搅拌站 ( > 5 0 万m ) 油耗为 0 ． 1 5 9 L ／ m ， ，较前者降低了 2 0 ％。根据统计，上海市预拌混 凝土生产系统运输油耗平均达到 0 ． 1 7 5 L ／ m 3 。 0 2 5 0 2 是 0 ．1 5 曩 Ol 0 ． 05 5 0 年生产规模／ 万m ， 一2 0 l 0 年 一2 0 I 1 年 2 0 1 2 年 一 平均油耗几 图 5 预拌混凝土搅拌站油耗分类统计情况 3 ． 3 水耗水平 预拌混凝土搅拌站的水耗除拌合用水外，还包括大量 的冲洗用水。从图6 可得，搅拌站水耗随年产量增大呈微弱 变化趋势。总体来看，生产每立方混凝土的单位水耗为 0 ． 1 6 — 0 ． 1 9 m ， ，平均水耗为0 ． 1 7 4 m 3 。根据调研， 上海市先 进搅拌站采用废水循环利用系统，将清洗设备及冲洗场地 的污水经过沉淀处理后重复利用，同时将雨水收集起来用 于生产混凝土，大大减少了水资源的浪费。目前上海市搅 拌站污水处理与循环利用水平有待加强。进一步提高搅拌 站水资源利用，减少对环境的污染，这对建设绿色混凝土 企业具有重要意义 。 0 ．2 5 O _ 2 *O l O ． 05 0 5 0 年产量规模／ 万m ， 一2 0 l O 年 ． 2 O l 1 年 2 O l 2 年 一 平均水耗／m ， 图 6 预拌混凝土搅拌站水耗分类统计情况 3 ． 4 综合分析 上海市预拌混凝土的单位产品能耗统计见表 1 。随着 年产量增大，综合能耗呈现逐渐下降的趋势。根据分析统 计，电耗占总生产能耗的 6 2 ％，厂内机械车辆用油能耗约 占总能耗的 3 8 ％。混凝土平均生产综合能耗为 0 ． 4 9 5 k g c e ／ m 。 表 l 单位产品混凝土生产能耗分类统计情况 4 上海市预拌混凝土行业节能降耗措施 上海市预拌混凝土行业的能耗水平主要受管理、技 术、设备和工艺等因素的影响，可着重从这几方面采取有 效措施进行节能降耗． 4 ． 1 合理选择生产设备 预拌混凝土搅拌站可根据生产规模，选用适合生产需 要的搅拌机，避免搅拌站长期低位或超负荷运行造成的能 耗浪费；同时，及时更换拌站内老旧、低能效等级的设备， 合理选用变频类、高能效等级的设备也有助于降低能耗。 4 ．2 优化生产组织流程 预拌混凝土搅拌站还可通过优化生产现场布局及物流 规划，缩短原料与搅拌机的输送距离，促进混凝土的连续 化、紧凑化和高效化生产来实现节能降耗。 4 ． 3 加强水资源的回收再利用 预拌混凝土搅拌站可根据实际需求，建立大小适宜的 蓄水池，采用混凝、沉淀、消毒等多种处理工艺，将机械 设备的洗刷水、泥浆水、普通污水和雨水转化用于混凝土 生产、洗车、绿化、道路喷洒等，以减少搅拌站的水消耗。 下转第3 9 页) 2 ／ 2 0 1 4 粉煤灰 3 5 5 0 5 O 5 0 5 0 3 3 2 2 ● 0 O ．≥囊 锄 程，防止输送管内混凝土拌和物离析和堵塞。此时受料斗 中的混凝土应保持一定高度，否则将造成吸空和外喷。 冬期进行泵送混凝土施工时，可在混凝土泵或泵车处 设置屏障挡风， 并用麻袋、草包等包扎输送管进行保温。 高温季节泵送混凝土时，泵的受料斗与输送管可用湿 麻袋或草包包裹、覆盖，并经常喷洒冷水降温。 6 高强度混凝土浇筑及振捣工艺 拌车到现场后，装料筒应快速旋转 3 m i n 才能进行混 凝土浇筑； 控制混凝土坍落度范围在 2 2 0 ～ 2 4 0 m m，必须在 现场浇筑点每车测量 1 次； 框架柱混凝土浇筑须加串筒，串 筒下口距混凝土浇筑面的垂直距离不超过 5 0 0 m m，随混 凝土浇筑面上升串筒逐步向上提升；框架柱混凝土浇筑宜 分层，分层高度在 5 0 0 1 0 0 0 m m，每层混凝土的浇筑、 振 捣应连续进行，上层混凝土振捣必须插入下层混凝土中≥ 1 0 0 m m 。每点振捣时间以混凝土表面无明显大气泡泛出且 表面浮浆高度控制在 1 0 0 m m以内为准，具体以样板试验 确定的时间为准。 7 工艺质量管理措施 对于现场问题及时会商解决； 拌站根据每次浇筑时的气候、 材料情况，负责对施工配比进行设计，并报项目部； 项目 部按照样板试验确定的各项工艺进行施工，对现场浇筑点 的混凝土质量措施进行交底、检查控制。 ( 2 ) 拌站对每批所进的原材料按规范要求作好进场 验收工作，根据原材料的质量情况和施工要求开具混凝土 配合比；试验人员应根据生产任务及时向拌机开机人员做 好技术交底。拌机开机人员严禁随意调整材料用量和搅拌 时间。 ( 3 ) 项 目部指定专人对混凝土浇筑过程进行跟踪控 制，监督一线人员严格按照设计的工艺施工。 8 结 论 通过对绥中电厂二期主厂房结构高强混凝土在生产、 施工前大量的原材料选择、配合比设计试验，在施工过程 中对混凝土配比的不断改进和优化，针对高强混凝土的特 性有了较全面的认识。通过对高强混凝土拌制工艺和施工 工艺的试验、总结，取得了明显的成效。绥中电厂二期高 强度混凝土的内在质量和清水混凝土观感质量都完全满足 设计要求和业主质量要求。 ( 1 ) 生产、施工各环节分别明确专人负责工艺控制。 收 稿日 期： 2 o 1 3 年9 月2 3 日 ! ! ! ! ! ! 卞 ( 上接第3 5 页) 4 ．4 加强能源消耗管理 预拌混凝土搅拌站可通过添置计量仪器实现对生产各 过程能耗的分项计量，采用能源审计的方法分析各过程的 节能潜力，并在此基础上实现对生产过程的持续节能降耗 改进。 ( 3 ) 上海市预拌混凝土单位产品的平均综合能耗为 0 ． 4 9 5 k g c e ／ m ，其中：平均综合电耗为2 ． 2 7 7 k W． h ／ m ，平 均油耗为 0 ． 1 7 5 L ／ m 3 。另外，上海市预拌混凝土单方产品 平均还要消耗 0 ． 1 7 4 m ， 的水。 ( 4 ) 上海市预拌混凝土搅拌站因规模不一、技术和管 理水平参差不齐，生产过程的能耗水平差异较大，有较大 节能降耗潜力。可通过合理选择生产设备、优化生产组织 流程、加强水资源的回收再利用和加强能源消耗管理等措 施来促进节能降耗。 参考文献 [ 1 】张一北． 中国混凝土行业的现状及发展趋势浅析【 J 】 ． 混凝土， 2 0 0 6 ( 9 ) ： 6 9 — 7 4 ． 【 2 ]王瑞瑶． 关于上海预拌混凝土可持续发展的探讨[ J ] ． 建筑施工， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 7 9 8 1 ． 【 3 】 上海混凝土行业协会． 2 0 1 1 年1 ~ 1 2 ~上海混凝土市场报告[ J ] ． 上海混 凝土， 2 0 1 2 ( 1 1 ) ： 8 ． 【 4 】易莉． 预拌混凝土能源消耗现状及节能潜力分析[ J ] ． 混凝土， 2 0 1 2 ( 1 1 ) ： 8 7 — 9 3 ． 作者简介：方倩倩 ( 1 9 8 8 一)， 女， 硕士研究生，主要从事固体废弃物 资源化利用方向的研究． 通信地址 ：上海 申富路5 6 8 号 5 结 论 ( 1 ) 上海市预拌混凝土行业的市场规模约为 5 0 0 0 万 m ／ 年，现有混凝土搅拌站2 0 0多家，搅拌站的年生产能 力为0 — 5 0 万 m ， 不等，总体呈现数量众多且生产规模大小 不一的特点。 ( 2) 预拌混凝土的生产主要包括原材料输送、称量、 搅拌和卸料等过程，生产过程主要涉及搅拌机、皮带机、 螺旋输送机和空压机等设备的电能消耗，叉车、铲车等耗 机械的燃油消耗，以及用于混凝土拌合、机械设备冲刷的 耗能工质水消耗。 收 稿日 期 ： 2 0 1 3 年 1 0 月 1 5 日 2 ／ 2 0 1 4 粉煤灰 3 9